针对分水江流域梅汛期（6月18~28日）洪水预报精度不足的问题，探讨了“新安江+马斯京根”耦合模型的实际应用效果及改进方法。基于流域实测降雨、水库调度数据，采用相对误差分析法评估洪峰流量、径流深度及峰现时间预报精度，结合确定性系数（D_DC）对比实测值与预报值来验证模型的准确性，并通过修正新安江模型产汇流参数与马斯京根模型演进参数优化预报效果。结果表明，参数修正后，模型洪峰流量相对误差降至15%以内，径流深度误差小于40%，峰现时间偏差缩短至2 h内，确定性系数提升至0.85以上，但强降雨集中时段预报仍存在滞后现象。修正后的耦合模型显著提升了梅汛期预报精度，可支撑水库调度决策，未来需进一步优化降雨时空分布输入与河道演进参数的动态耦合机制。

近年来频发的暴雨令郑州市饱受城市内涝危害，明确内涝时空分布特征及驱动力有助于改善郑州市当前易涝现状。基于郑州市2020~2024年内涝数据，采用标准差椭圆法、自相关法、核密度估计法和参数最优地理探测器，从多尺度出发系统分析了郑州市内涝点的时空分布特征及其驱动力。研究结果表明，郑州市内涝点年际分布不均；空间上内涝重心位于老城区，不同尺度内涝点均存在显著的聚集性，且3 km尺度下空间聚集性最强；驱动因子解释力存在显著尺度效应，不同尺度下社会经济类和城市建设类驱动因子解释力均最强，因子协同作用的解释力显著超越单因子的独立作用。

视频图像流速监测技术在水文监测、灌区监测中已有一定的应用，但由于受到光的限制，视频图像流速监测在夜晚和低光照条件下的监测存在局限性。为此，利用热成像增加视频测流的光谱适用范围，弥补视频测流在夜晚条件适用性不高的缺点，通过无人机搭载可见光和热成像双面摄像装置，对比了可见光条件下和夜晚条件下可见光和热成像摄像装置的流速场反演结果与流速仪监测数据。结果表明，在白天可见光充足条件下，使用可见光视频图像流速反演的效果较好，除去个别点监测精度误差可达到-5%以内；热成像相机由于自身分辨率的限制，对河道水面天然示踪物有一定的捕获能力，具有河道表面流速场的反演能力和潜力，若在河段中加入冷冰块失踪粒子，可明显提高热成像在夜间的监测精度，除去1个点监测精度的相对误差为8.4%外，其他3个点的精度较高，均在-1%左右。研究结果为提高视频测流在夜间和光照低条件下的监测精度提供了重要参考。

为提高降水观测数据在公共气象服务中的应用价值，基于多源气象资料及机器学习模型，开展了降水数据的质量控制方法研究。研究利用气象站数据、多源融合实况分析产品、气象雷达卫星产品以及XGBoost模型，并通过综合评分，形成了一种多源协同的降水数据质量控制方法。采用人工植入误差法对该方法的准确性进行检验。结果表明，随机植入降水异常值时，错误数据的检出率为0.85；按降水量的不同等级植入误差时，错误数据的检出率为0.79。经协同质控后，待检降水数据与邻近气象站的平均误差减小15%，相关系数提高至0.7~1.0。因此，该方法能有效筛选疑误降水数据，为气象防灾减灾提供有力的数据支撑。

为分析2022年川渝持续极端干旱日尺度时空过程，基于2018~2022年ERA5-Land气象数据计算日尺度干旱指数，通过三阈值游程理论对川渝地区2022年持续极端干旱过程进行识别，并基于不同复杂地形区提取干旱历时、干旱烈度和干旱频次，揭示川渝地区干旱过程异质性。结果表明，2022年川渝地区各像元发生干旱次数以2次居多，旱情最严重发生在8月22日；川渝地区夏季的持续极端干旱最早始于6月16日，最晚出现在8月28日；干旱平均历时达67 d，历时最长为159 d，最短为17 d，呈由西向东递增的趋势；干旱烈度与干旱历时相关性达到0.98，变化趋势也一致。不同地形区中第一类干旱过程发生了春季干旱，平均干旱次数为3.5次，平均总历时166 d，平均烈度达到193.63；第二类（春季无旱）干旱次数平均为2.2次，平均历时120.6 d，平均烈度为136.27，仅为第一类的70.38%。研究结果可为区域日尺度干旱监测提供理论依据和技术支持。

旱灾是致灾因子与社会经济及环境共同作用的结果。采用中国历史旱灾文本信息进行旱灾分级，通过热点分析识别旱灾频发区，基于危险性、暴露性和脆弱性三要素开展旱灾风险评估。结果表明，从水雨情、旱情和社会影响三个方面提取的旱灾关键信息，能够较好地应用于旱灾分级。1949~2020年，中国年均旱灾约170次，其中轻度、中度和重度旱灾占比分别为52.4%、27.6%、20.0%，旱灾频发区主要出现在河南、山西、陕西和内蒙古等地。危险性、暴露性和脆弱性均为较高及以上的有河南、湖北和山东。作为中国粮食主产区的河南、湖北、四川、山东等地为较高及以上旱灾风险区。研究结果可为抗旱减灾工作提供参考。

农业旱灾风险评估是农业旱灾风险管理的前提，农作物生长易受干旱、洪涝、台风等自然灾害威胁，其中旱灾导致的损失占农业自然灾害总损失的50%以上。基于区域自然灾害系统理论，构建了包含危险性、脆弱性和暴露性三要素的农业旱灾风险评估指标体系，共选取年降水量等22个指标因子，在全国范围内以县级行政区为研究单元，结合模糊综合评判法构建了农业旱灾风险指标评估体系。结果表明，旱灾危险性空间分布与年均降水量显著相关，呈现西北高、东南低的趋势；脆弱性最高的省份为黑龙江、贵州和宁夏，而广东、浙江因经济水平高且受灾指数低，脆弱性最低；河南、河北、黑龙江及宁夏因农业暴露度高，旱灾风险综合评级较高；青海、西藏、福建和浙江等地因农业规模较小或水资源充沛，风险等级最低。研究成果可为有针对性地制定农业防灾减灾政策提供依据。

为揭示气象干旱的三维时空传播特征，基于中国区域1961~2021年的CN05.1格点数据集和标准化降水指数，采用时空连续性事件识别方法和层次聚类算法，识别时空连续性气象干旱事件并划分不同传播模式，分析了各模式的特征，并探讨了未来气候情景下事件的变化特征。结果表明，时空连续性气象干旱事件分布较广，移动距离差异显著，覆盖范围从局部地区延伸至近半个国土面积；基于移动距离和移动方向可划分为三类传播模式，类型1和类型2事件呈现持续时间长、空间范围广特征，但发生频率较低；类型3事件则以高频次、短持续时间和局部影响为主要特点；未来情景下，时空连续性气象干旱事件的总频次增加，但其平均持续时间和强度趋于减弱，最大影响面积与累计影响范围则均呈扩张特征。

科学划分评价地下水水位降落漏斗是实施地下水超采治理和保护的重要基础。结合我国地下水动态分析评价和管理实际，提出了深浅层漏斗划分基本规定、评价指标，分级标准及影响要素评价方法，在全国层面统一了地下水水位降落漏斗划分和评价方法标准。以京津冀地区为研究对象，系统分析了自2019年以来实施华北超采综合治理对漏斗演变的影响。结果表明，2023年与2018年相比，京津冀浅层漏斗呈现稳定型特征，深层漏斗呈现缩减型特征，漏斗面积减少约99%，各漏斗中心水位均明显回升。构建了XGBoost集成学习模型，京津冀浅层漏斗发展变化主要受人为因素影响，其次是气象因素。其中，地下水开采、累积降水量和河湖生态补水量的影响最为显著，影响贡献分别为23.1%、23.0%、15.2%。

为弥补现有水安全评价方法在指标选择的科学性、权重分配的准确性方面的不足，围绕指标优选和权重赋值优化，构建了一套系统的水安全评价流程，从防洪、饮水、用水、河湖生态和社会经济安全五个方面出发，通过相关性分析、主成分分析和信息敏感性分析筛选关键指标，并结合熵权法、层次分析法、投影寻踪模型与云模型，利用模拟退火算法求解组合权重，最终采用云模型进行综合评价，并以湖南省郴州市为例进行分析。结果表明，指标优选筛选出了工业重复用水率、人均水资源占有量等22个关键指标；基于模拟退火算法求解的组合权重与指标信息敏感性的相关性最高（R²=0.744 2），权重分配更加合理；郴州市2016~2022年水安全状态整体为“基本安全”，呈现持续改善趋势。研究结果验证了所构建模型的有效性和适用性，为城市水安全评价提供了新的方法论支持与实践指导。

赣粤运河是《国家综合立体交通网规划纲要》所规划的国家高等级航道网“四纵四横两网”中的纵三——浙赣粤通道的重要组成部分。运河航运用水能否有保障是必须回答清楚的重要问题之一。从赣粤运河涉及的赣江、北江流域区域概况及水资源开发利用基本情况入手，根据赣粤运河过闸次数预测及船闸布置方案，开展运河各梯级枢纽船闸日平均理论耗水计算，从而测算赣粤运河航运用水量和缺水量。结合《江西水网建设规划》，推荐逐级循环提水的常态化日常供水+极富水库（崇仙坝址）的应急保通供水的组合方案，认为通过采取船闸节水技术、逐级提水、水库补水等措施的方案能够满足缺水枢纽梯级的补水需求，解决赣粤运河工程航运水资源不足问题，并提出了航运用水保障方案可深化研究方向。

水体健康评价是诊断生态系统功能状态的重要工具和关键手段，针对河道型水库的生态特征，以溪洛渡水库为例，构建了一套整合水环境、水生态、底泥环境及水动力的多维度健康评价体系。该体系涵盖水环境、水生态结构与功能、底泥环境和水动力4个系统层，并选取了水质、营养状态、浮游藻类、有机污染、重金属污染和流速等9项指标（分属6个准则层）进行量化评估。评价结果显示，2023年该河道型水库综合健康指数为80.9，整体处于“良好”。水库健康状况空间差异显著，上游优于中下游，后者因流速减缓存在水华风险，需引起管理方关注；水环境与底泥环境状况相对理想，而水动力条件受限及浮游藻类群落生物量偏低是影响水库整体健康水平的主要因素；该评价结果与水库实际生态状况较为吻合，表明所构建的评价体系具有应用价值，可推广应用于同类河道型水库的健康评价中。

当前，城市雨季溢流污染已成为制约城市水环境质量提升的关键因素之一。开展溢流污染溯源研究，对于揭示污染物输出规律及实现溢流污染的精准控制具有重要意义。为此，以北京市清河沿岸某典型合流制排水分区为例，针对2024年7月单次降雨过程中溢流口的溢流污水及附近区域地表径流进行了水质采样与系统监测，并采用三维荧光光谱（3D-EEM）结合平行因子分析（PARAFAC）方法，对溢流污水中溶解性有机质（DOM）的来源进行了溯源分析。结果表明，降雨初期地表径流中的污染物浓度高于溢流污水，但随着降雨的持续，地表径流污染物浓度逐渐降低并最终低于溢流污水。溢流污水中检测出三种荧光组分，分别为类富里酸组分C1、氨基酸和类腐殖质混合物混合组分C2及类酪氨酸组分C3，其占总荧光组分的比例分别为37.20%、49.29%和13.51%。溯源分析进一步表明，管道沉积物对溢流污水中DOM的贡献率最大，是其主要来源。

叶绿素a是衡量湖泊水质状况的重要指标，但传统点位水质监测存在局限性，遥感技术能够提供大范围、动态的水质监测。为此，利用多光谱遥感技术，针对Sentine1-2卫星谱段设置的特点，依托地面实测数据，构建三波段与四波段叶绿素a浓度反演模型，并采用留一交叉验证法对模型精度进行验证。基于最优模型开展2019~2023年巢湖叶绿素a浓度监测应用研究，结合GIS空间分析与统计方法系统解析巢湖叶绿素a浓度时空变化特征。结果表明，基于b₄/b₅/b₇的三波段模型反演精度最优，基于Sentinel-2A/2B三波段模型的决定系数（R²）分别为0.763、0.766，平均相对误差（M_MRE）分别为16.87%、16.66%，均方根误差（R_RMSE）分别为4.26、4.22 μg/L。时空分析表明，近5年巢湖叶绿素a浓度呈现西高东低的显著空间异质性和夏秋高、春冬低的季节性波动，年际呈递减趋势，反演结果与巢湖水质监测情况相一致。所建立改进的叶绿素a浓度反演模型精度良好、适用性强，所提研究方法可行有效，可为巢湖等内陆Ⅱ类水体的水质遥感监测评价管理提供有力的技术支撑。

为探究植被对多孔射流运动特性的影响，采用Realizable κ-ε湍流模型，分别从流速分布、旋涡形态及射流轨迹等方面分析了射流—横流流速比和射流间距对植被化河道中串联排列多孔动量射流运动特性的影响规律。结果表明，植被抑制射流的展向扩展并促进垂向扩展；低流速比时前侧射流抑制后侧射流的垂向扩散，高流速比时前侧射流对后侧射流的遮挡效应明显使得后侧射流能够扩散至更高的位置。研究结果可为植被化河道中污水排放设计与优化提供理论依据。

为探究导叶片式旋流器中导叶高度对旋流器下游螺旋流的影响，综合运用数值模拟与物理试验相结合的方法，设计了导叶高度梯度变化的五组旋流器模型，重点分析了周向流速分布特征、平均周向流速沿程变化规律以及螺旋流衰减特性。研究结果表明，旋流器下游周向流速呈逆时针旋转分布。随着导叶高度增加，周向流速及动量矩分布区域显著增大，螺旋流强度提升。平均周向流速沿程呈指数衰减，但导叶高度对周向流速衰减速率影响较小。不同导叶高度旋流器在下游同一断面处的平均周向流速，随导叶高度的增大而增大，且增长幅度随导叶高度的增大而减小，当导叶高度大于35 mm时，导叶高度增加对断面平均周向流速增长变得不明显，进而认为导叶高度为35 mm时，旋流器的起旋效果最佳。研究结果为进一步优化导叶片式旋流器的结构提供了一定的理论依据。

河道水面线是堤防、水闸、泵站等水利工程建设的重要基础依据。近年来，东江中下游河段河势发生较大变化，河口地区极端风暴潮频发，设计潮位呈不断上升趋势。在边界条件发生变化的新形势下，为研究东江中下游及三角洲网河区水面线，采用最新实测地形资料和设计潮位成果，基于MIKE11软件建立一维水动力数学模型，在利用2022年6月和2020年6月实测资料对模型进行率定和验证的基础上，计算东江中下游及三角洲网河区水面线。结果表明，模型率定和验证的最高水位误差在0.1 m以内，能较好地模拟水动力情况。东江中下游干流河道下切导致相同流量下水位呈下降趋势，三角洲网河区下游设计潮位升高导致水位上升，水面线变化符合实际情况。研究成果可为东江中下游及三角洲网河区堤防、水闸、泵站等工程设计提供参考。

目前，预防山区河流取水口淤堵的方法属于被动措施，即让机组停机后人工拆洗过滤元件，此法低效耗时安全性差。针对传统篮式过滤器易堵塞、维修成本高等问题，提出了一种新型旋转式过滤器。采用FLUENT建立三维水流数学模型模拟清、浑水工况下滤网内部流场与压强场变化，分析了传统篮式与旋转式过滤器水头损失。研究表明，旋转式过滤器相较于传统篮式过滤器，能够有效减缓淤积物落淤，提高过滤器过水能力，有效延长滤网工作时间。研究结果可为山区河流取水口滤网改进与优化提供设计参考和理论依据。

沙坪一级胶结砂砾石坝为胶结砂砾石筑坝技术在大型水电主体工程中的首次应用，其配套设计体系尚有许多亟待完善的技术要点。对此，采用理论分析、物理试验、数值模拟及工程调研等方法，对胶结砂砾石坝结构及构造设计进行了深入研究。结果表明，胶结砂砾石坝断面根据地基条件和筑坝材料等情况综合确定，结构计算推荐采用单一安全系数法；坝体分区宜根据功能要求进行划分，可采用富浆胶结砂砾石作为坝面防渗保护层；坝体一般不设置纵横缝，当建筑物布置需要和施工强度制约时可设置横缝；防渗保护层应设置横缝；坝体横缝与河水接触部位均设置止水，以保护内部胶结砂砾石；胶结砂砾石坝体可不采取温控措施。研究成果为胶结砂砾石筑坝技术在大中型水电工程中的应用积累了宝贵经验。

近场裂隙群的存在对水力压裂起裂力学行为的影响至关重要。通过单轴水力压裂试验、声发射监测及数字图像扫描技术，对花岗岩起裂过程中的力学与破裂特征进行研究。试验数据的统计学分析结果表明，近场裂隙群的存在显著降低了花岗岩的起裂压力、声发射振铃技术和能量，且呈现指数衰减规律。近场裂隙数量在达到双裂隙之后，起裂压力衰减速率显著降低，即裂隙数量的增加对起裂压力的影响弱化。破裂面几何分形维数在近场裂隙群的影响下，亦呈现统计意义上的显著差异，随着近场裂隙数量的增加，分形维数亦呈现增长特征，破裂面几何特征更为复杂，分形维数与起裂压力呈现负相关的线性关系。

近年来，抽水蓄能电站快速发展，建设过程中经常面临软硬岩混合利用的问题。软岩岩性较差，在施工过程中存在明显破碎现象，软硬岩混合料是否能满足筑坝强度和渗透特性的要求值得进一步探究。对安徽某拟建抽水蓄能电站的软硬岩筑坝料开展现场碾压试验，研究其在不同碾压参数条件下的物理力学和渗透特性。设计了全面的试验方案，比较了不同碾重（22、26 t）、加水量（5%、10%）、铺层厚度（0.6、0.8 m）和碾压遍数（6、8、10遍）组合条件下的碾压效果。采用新型张拉式直剪试验方法现场测定碾压后堆石料的抗剪强度指标，给出了满足设计要求的碾压参数，弥补了室内试验与现场工况的差异，为坝坡稳定性复核提供了直接依据。研究表明，相同碾压参数条件下，掺50%含碳质的绢云千枚岩混合料的干密度、渗透系数、抗剪强度均比绢云千枚岩混合料略小；混合料干密度随碾压遍数增加而增大，并呈现收敛趋势；提高碾重与减小铺层厚度均能显著提升压实质量。在颗粒破碎特性方面，碾压过程中颗粒破碎主要发生在铺层表层，而深层位置的堆石料由于细颗粒的包裹作用基本不发生破碎。绢云千枚岩混合料主要为大颗粒破碎，而含碳质绢云千枚岩混合料在碾压表层发生多次破碎，碾后呈粉质。在铺层厚度80 cm条件下，22 t振动碾碾压10遍得到的强度参数与26 t振动碾碾压8遍的强度参数基本相同。基于试验结果并综合考虑现场施工质量和效率，建议对绢云千枚岩混合料采用铺料层厚80 cm、加水量10%，各铺层采用22 t碾重振动碾压10遍，或采用26 t碾重振动碾压8遍的施工参数。

为提升自密实水工混凝土的力学性能，本研究聚焦聚丙烯纤维的掺入改性作用，系统探究纤维参数（长度、掺量）及养护时间对其抗压强度、破坏应变及微观结构演化的影响规律。通过设计不同聚丙烯纤维参数（纤维长度、掺量）及养护时间的试验方案，结合宏观力学测试与微观结构表征技术进行多尺度研究。宏观层面，采用标准抗压强度试验及破坏应变测定，分析不同参数下混凝土的力学响应；微观层面，依托SEM扫描电镜与CT扫描技术，揭示纤维与水化凝胶体系的协同作用机制。聚丙烯纤维通过“裂隙桥接”与“能量缓冲”机制显著提升了混凝土的力学性能。当纤维掺量为0.8%（体积掺量）时，抗压强度较基准组最高提升80.3%；抗压强度与破坏应变均随纤维掺量增加呈现先增后减趋势，短切纤维因更优的均匀分散性表现出最佳增益效果。微观分析显示，纤维与水化产物协同形成致密的三维网络结构，有效延缓了破坏进程；然而，当聚丙烯纤维的掺量超过临界值时，团聚效应会削弱自密实水工混凝土的整体力学性能。以0.8%掺量、短切纤维形态为关键参数的自密实水工混凝土设计方案，可显著提升力学性能。聚丙烯纤维与水化产物的协同效应是性能改善的核心，同时需平衡纤维掺量与分散性以避免团聚。本研究为水利工程中自密实混凝土的强度提升与耐久性优化提供了理论依据和实践指导。

为了解决超高性能混凝土（UHPC）早期自收缩大、开裂风险高的问题，研究了膨胀剂、减缩剂掺量对UHPC早期自收缩性能的影响，开展了单掺膨胀剂、单掺减缩剂及两者复掺对UHPC自收缩的影响试验，分析了微观产物形貌。结果表明，单掺膨胀剂和减缩剂均会降低UHPC早期自收缩，两者复掺的减缩效果比单掺时更显著。单掺时，膨胀剂掺量越多，减缩效果越好，最优掺量为8%，而添加1.5%减缩剂降低自收缩的效果最好。膨胀剂单掺时，UHPC基体的孔隙被填充，结构更致密，抵抗收缩变形的能力增强；减缩剂单掺时，UHPC的基体孔隙率与孔隙尺寸比Blank组小，在掺量适当时，能够降低自收缩；膨胀剂和减缩剂复掺时，AFt晶体尺寸小于单掺膨胀剂组但大于单掺减缩剂组，结构较为致密，说明两者起到了协同减缩作用。

为深入研究聚丙烯仿钢纤维透水混凝土的微观机理，采用CT扫描技术对试件进行扫描，通过三维数字重构技术建立了孔隙结构的可视化模型。基于图像分析方法对比研究了纤维改性前后材料内部孔隙系统的形态演变特征。结果表明，聚丙烯仿钢纤维的加入可有效提高试件的强度，但会抑制试块的透水性能，试块各层面孔隙率稳定在15%~20%之间，且连通孔隙占总孔隙的97%以上；未添加纤维的试块中大孔数量较少，但其体积占比较大；加入纤维后，部分大孔转化为中孔并抑制孔隙间的连通，从而改变孔隙结构。

大型地下洞室开挖施工易诱发围岩卸荷松弛，一般在施工期采用现场测试手段查明其松弛深度，但在勘察设计阶段尚缺乏有效手段估计松弛深度。首先分析了洞室群的围岩卸荷松弛特征，指出应力场调整是驱动围岩宏细观演化和承载力下降的直接原因，目前多采用钻孔声波测试技术和声波变化率指标来查明围岩松弛深度，且已建水电站地下厂房的围岩松弛深度一般在5 m以内；然后，建立了考虑损伤劣化效应的岩体开挖卸荷松弛量化分析方法，并提出围岩卸荷松弛演化的量化指标和定量判据；最后，针对实际工程开展了围岩卸荷松弛评估，发现所提方法和判据能够在传统塑性区指标基础上进一步量化分析围岩受到开挖扰动的程度，实现更精准和更具针对性的洞室支护设计。

针对水利工程岩石料场及矿山爆破参数优化难以确定的问题，传统方法主要依赖经验公式和试验调整。为解决这一问题，提出了一种结合改进鲸鱼算法（GWOA）反向神经网络（BP）的参数优化方法。首先采用改进鲸鱼优化算法，构建了GWOA-BP模型，以炸药单耗、孔距和排距为优化目标，并结合云南省某工程实测爆破数据进行对比研究。结果显示，GWOA-BP模型在预测精度、稳定性方面均优于BP模型，误差指标显著降低。该研究成果为类似工程爆破参数优化提供了一种新技术手段。

分析大坝安全性对维持大坝安全运行至关重要。依托某拟建抽水蓄能电站下水库高沥青混凝土心墙堆石坝工程，开展过渡层、上游堆石区和下游堆石区的堆石料力学特性试验，测定堆石料的邓肯E-B模型和流变模型参数，在此基础上开展大坝三维非线性应力变形有限元计算，从坝体、心墙和防渗墙等方面论证大坝安全性。结果表明，正常蓄水位下，大坝沉降极值为-22.29 cm，沉降率0.28%；坝体大、小主应力分别为1.38、0.54 MPa。心墙顺河向、坝轴向和竖向位移极值分别为11.55、-3.70/3.63、-21.46 cm；心墙主拉应变极值为-0.8%。防渗墙顺河向、坝轴向和竖向位移极值分别为1.32、-0.11/0.02、-0.54 cm；大、小主应力极值分别为6.82、-1.20 MPa。计入流变和湿化后，运行期（8年）坝体沉降极值为-35.00 cm，沉降率0.44%，心墙顺河向、坝轴向和竖向位移极值分别为13.65、-4.97/4.77、-33.01 cm。综合分析计算成果，大坝应力变形分布和极值合理，沥青混凝土心墙拉应变和坝基混凝土防渗墙拉应力均未超标，可以判定大坝能够满足安全运行要求。

为揭示余震对重力坝破坏过程的影响规律，以金安桥重力坝为对象开展研究。采用Westergaard附加质量模拟库水影响，采用弹塑性损伤模型模拟坝体混凝土材料的非线性特征，计算单主震和主余震作用下坝体的非线性破坏过程。结果表明，主余震作用下坝体的破坏模式与单主震基本一致，坝体破坏区主要集中在坝踵、上下游折坡和下游坝面。余震作用会造成主震破坏区的进一步发展，并使坝体累积塑性耗散能显著提升。余震引起的累积塑性耗散能随PGA的增加逐渐增大，在PGA达到0.45g后占比逐渐稳定在30%附近。在抗震性能方面，单主震作用下坝体的极限抗震承载能力为0.50g~0.55g，主余震作用下坝体极限抗震承载能力降低到0.40g~0.45g。

尾矿坝是由尾砂长期堆积而成的，分层复杂、渗透系数不均一，为获取能反映其整体渗透特性的代表性渗透系数，提出一种新的反演方法。采用最优拉丁超立方抽样（OLHS）获取均布的尾矿坝渗透系数组合样本，将其代入有限元模型进行正分析得到测点水头值样本，两者结合构成数据集，通过核极限学习机（KELM）建立从渗透系数到测点水头的非线性映射关系，利用融合拉丁超立方抽样初始化种群、重心反向学习和自适应趋优边界改进的不实野燕麦优化（IAOO）算法对KELM的超参数进行优化，建立了基于OLHS-IAOO-KELM的尾矿坝渗透系数反演模型，并将其应用于工程实例中。通过该模型反演得到的尾矿坝渗透系数值合理，7个测点经渗流正分析得到的计算水头和实测水头的相对误差不超过2.08%，满足工程精度要求，且尾矿坝典型断面的渗流场位势分布符合一般规律。与其他模型相比较，该模型的反演结果误差最小。该模型的准确性和鲁棒性高，在尾矿坝渗透系数反演中具有实用价值。

为研究台阶式溢洪道水流自掺气的发生机理及明确步长的不均匀布置对水流自掺气的影响，采用计算流体力学的方法对台阶式溢洪道上的水汽二相流进行数值模拟，包括凹形、凸形、随机形和半均匀形台阶方案。结果表明，相较于传统均匀台阶方案，凹形、凸形台阶方案不适宜水流自掺气的快速发生，初始掺气点位置分别后延6.4%、7.0%；随机形台阶方案虽能促进湍流边界层发展，但其随机步长分布的不确定性会引发显著水面波动；半均匀形台阶方案在保证流态相对稳定的前提下，能大幅前移初始掺气点的位置（前移18.8%），具有更广阔的应用前景。

针对长距离输水工程末段水锤防护难度大、压力极值动态调控复杂等问题，采用瞬变流计算的特征线法探究停泵过程中不同支线阀门的动态关闭对管线压力调控的影响特性。研究表明，在长距离供水工程管道末段水锤防护中，设置多个单向调压塔联合进行阶梯式防护方案能够取得较好的防护效果；采用干线-支线阀门分阶段关闭策略时，加速一支线阀门关闭可优化防护效果；减小单向调压塔面积可降低塔内最终水位，实现压力极值动态调控且不影响最小压力。研究揭示了多塔联合防护与支线关阀协同消波的机制，提出了兼顾工程安全与经济效益的水锤防护优化方案，为复杂地形下长距离输水工程设计提供了理论依据。

如何利用数字化模拟技术对二供系统与城市主体供水系统进行协同优化，以实现管网漏损控制和能耗减少，并达成双碳目标，已成为供水行业亟待解决的重要需求。为此，引入水费与电费之和作为目标函数，结合EPANET 2.2、MATLAB及EPANET-MATLAB-Toolkit进行联合编程，提出了一种基于布谷鸟算法的水泵及二供系统进水量实时调度优化模型，并将该优化模型在一个小型供水管网中进行验证。结果表明，在24 h内的调度后，优化后供水总费用减少了3.5%，其中水费降低了0.63%，电费降低了9.9%。所构建的优化模型为未来供水管理的绿色、安全及智能化转型提供了参考与借鉴。

为提高低扬程、大流量竖井贯流泵站的运行效率和安全性，以天津某大型泵站为例，通过CFD模拟分析其进水与出水流道的优化设计，研究了流道水头损失、流速均匀性、电机井空间与启闭设备容量等实际问题，结合泵站特征流量与扬程，选取了优选水力模型与流道组合，并对泵站装置整体能量性能进行模拟，评估其适用性和效率表现，采用装置模型试验进一步验证设计方案。结果表明，进水流道方案J1、J2在流速均匀度与水损方面表现良好，其中方案J1略优于方案J2；出水流道方案C1与C2差异不大，但C2由于流道渐变段较短，设备布置更为合理。方案J2+C2综合考虑电机井尺寸和闸门设计，适合低扬程、大流量泵站的设计与优化。最终推荐TJ04-ZL-06水力模型（叶轮直径4 m，转速88.9 r/min，叶片安装角度-6°），可确保泵站在扬程与流量范围内安全、高效运行。

为研究泵站钢制流道和非定常湍流相互作用时的振动特性，基于ADINA软件建立了基于钢制流道的泵房—泵—水体全耦合振动分析模型，研究了全流道流体压力脉动的规律，分析了钢制流道结构振动位移的时程变化和频谱特性。结果表明，在钢制流道内流体压力脉动产生于叶轮处并分别向进水流道和出水流道传递；钢制流道结构的振动特性与流体的压力脉动的规律相似，从而说明钢制流道的振动主要是受叶轮转动引起的水体压力脉动与流道管壁相互作用的影响。

泵房吸水池内水力性能的优劣直接影响循环水泵的安全、平稳运行。为此，结合某电厂泵房工程实际建立物理模型，通过物理模型试验研究了泵房前池、吸水池设置导流墩、导流墙高度、数量及挡水胸墙淹没深度等组合整流措施对泵房吸水池内水力性能的影响。研究结果表明，泵房前池、吸水池内未采取整流措施，吸水池内出现回流漩涡，循环水泵出现震动噪音。吸水池内布置双排导流墩，增加泵房吸水池内挡水胸墙的底部高程，同时降低第二排导流墩高程，吸水池内G、H断面流速分布不均匀度、流速加权平均角度增幅最大，泵房吸水池内整流效果最好。研究结果可为类似泵房吸水池内整流措施提供参考依据。

针对淮阴二站同转速反向发电存在的振动超标、噪音过高及效率低下等问题，提出了四象限变频器、旁路系统及保护整定的方案，分析其对反向发电过程的作用机制，四象限变频系统的三级式架构为能量双向流动提供拓扑基础，旁路系统的互锁机制解决多工况切换的安全难题，分层保护体系实现设备全生命周期的风险管控，并利用振动在线监测系统与能效曲线对比验证效果。结果表明，四象限变频降速发电模式下叶轮室振动幅值降幅78.11%，发电效率增幅45.05%，噪音降低10 dB，各项性能提升明显，为低水头泵站反向发电技术的标准化提供理论支撑。

针对库区边坡位移预测中存在的复杂非线性及不确定性难题，构建了一种基于智能优化算法的混合预测模型SSA-BP，旨在克服传统BP网络训练速度慢、易陷入局部最优的局限，从而提升边坡位移预测的精度和鲁棒性。通过麻雀搜索算法SSA对BP神经网络的初始权值和阈值进行全局优化，增强其收敛效率和适应性，并基于张家湾边坡历时5个月的真实位移监测数据进行训练。为验证模型优势，将SSA-BP模型与基于遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）优化的BP网络进行性能比对。研究表明，模型在24次迭代内快速收敛，显著优于对比模型，其均方根误差（R_RMSE）、平均绝对百分比误差（M_MAPE）、决定系数（R²）等评价指标均表现最佳。SSA-BP模型为库区边坡位移预测提供了一种可靠且高效的智能方法。

重力坝监测数据的异常识别对大坝安全评估具有重要意义，针对现有方法在模式辨识和特征提取方面的局限性，提出一种基于VMD-SSA-KMeans-iForest的重力坝监测数据异常值混合识别方法,该方法通过引入变分模态分解（VMD）优化SSA分解过程，显著提升了特征提取的精度和鲁棒性。在此基础上，构建了基于K-means聚类与孤立森林（iForest）协同的异常识别框架，并将该方法应用于W重力坝异常数据识别中。结果表明，所提方法的异常识别准确率提升了2.5%，同时有效区分了结构损伤与仪器故障引起的异常模式，为重力坝安全评估提供了更可靠的技术支持。

为全面评估某土石坝的安全状况，通过等效法结合Autobank软件计算了坝体的渗漏情况，并采用毕肖普法对坝坡进行稳定分析及抗震安全评价。结果表明，该大坝最大日渗漏量总和占总库容的0.25%，渗漏量相对较小，坝体浸润线低于设计值，坝体出逸点渗透比降均小于允许渗透比降，不会发生渗透破坏现象。大坝上、下游坝坡的抗滑稳定安全系数均大于规范规定的最小值，坝坡稳定性满足规范要求。研究成果为水库大坝的安全管理和未来维护提供了科学依据和技术支持，有力地保障了水利工程建设的高质量发展。

针对传统机器视觉技术在复杂地形下需要专用靶标辅助测量大坝表面沉降的难题，利用坝体表面已有物体的天然纹路或自然地物（如基岩、山体等）作为标识物，提出了一种大坝表面沉降机器视觉测量技术，研发了简化投影模型的不动点区域图像配准方法，通过对投影模型推导并简化估计拓宽了模型的应用场景，并可有效修正图像，融合了加速稳健特征转换算法，提取自然标识物的特征，精准匹配图像特征点阵，进而计算标识物的平均像素位移，通过获取像素距离与物理距离的比例关系，计算得到标识物的真实位移。试验结果表明，在70 m监测距离内，测量精度≤±1.00 mm，有效解决了大坝表面沉降低成本广域监测的难题，可应用于实际工程中。

针对河北省尖冢泵站改造工程，利用CFD技术对侧向进水轴流泵前池整流措施及进、出水流道进行优化，同时预测水泵装置能量性能。在水泵装置进、出水流道CFD优化的基础上，开展了优选方案的水泵装置模型试验研究。试验结果表明，设计扬程下水泵装置效率达73.8%，与CFD方法预测结论基本一致。研究结果表明，轴流泵装置的流道设计优化时，先利用CFD技术对水泵进、出水流道方案进行优选，再通过水泵装置模型进行试验验证，可大大节省投资成本、加快工程进度，为类似工程提供参考。

在水轮发电机组运行过程中，推力轴承由于承力及摩擦等因素会产生大量余热，润滑油散热效果差会导致烧瓦现象，从而带来巨大经济损失，纳米颗粒不仅能改善润滑油润滑特性还能增强润滑油换热过程。为此，通过数值模拟仿真，研究了不同浓度（0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%）的纳米氧化铜颗粒强化推力轴承润滑油的散热效果。结果表明，通过添加纳米氧化铜可强化润滑油的散热效率，且纳米氧化铜浓度为0.5wt%时散热效果最佳。

大型冲击式水轮机在单喷嘴运行工况下，转轮径向力异常增大，轴系稳定性受到严重影响。对此建立了包含转轮、主轴及轴承支撑的轴承—转子系统动力学模型，基于COMSOL Multiphysics计算了轴系的临界转速及振型特征，同时分析了轴系在不同径向水推力下瞬态响应特征。结果显示，机组轴系一阶临界转速为534.49 r/min，满足设计规范要求，单喷嘴运行时径向水推力可视为常径向力，各导轴承轴心轨迹质心在径向水推力作用下发生偏移，其中水导轴承偏移量最大。结果表明，单喷嘴运行时，水导轴承承受径向力合力集中在单侧，并在射流方向±1.5°左右波动。研究成果可为冲击式机组结构优化及特殊工况运行控制提供参考。

多水源-闸坝群联合调度优化是平衡水网调度过程中水位—水质—水效—水费等多目标的重要手段。以宿迁黄河故道梯级调度系统为研究对象，考虑水位控制、水质达标与降本增效目标，耦合水动力-水质模型与NSGA-Ⅱ算法，构建了多水源-闸坝群生态补水调度优化模型，采用“方案生成-过程模拟-效果评价-反馈优化”机制，迭代求解了Pareto最优解集，并结合熵权法筛选了综合最优调度解。结果显示，研究区水位、水质、效率、成本四类目标间存在显著的多目标冲突特性，成本与效率呈反向制约，水质与水位的关联具有非单调性，效率与水位存在正向协同区间，成本与水质相互约束，闸坝群联合调度优化模型能够有效平衡这四类目标，综合最优解下相应目标值分别为0、0.09、0.24、0.12，相较于单目标最优解实现了水位、水质、效率与成本的统筹优化。研究提出的闸坝群联合调度优化方法能够为解决多水源、多工程、多目标的优化调度问题提供重要支撑。

小水电具有小容量、多点分布、流域相关性强等特点，传统“随流发电”模式具有无序性，小水电群灵活可调价值未得到充分释放，可调能力评估与优化是流域小水电群支撑电网调峰、风光电消纳的关键。在流域小水电群径流预测基础上，提出以小水电当前水位最大发电流量下泄对应出力为可调出力上限，以生态装机容量对应出力为下限，确定了小水电可调节容量区间，进而构建了流域小水电群可调容量优化模型并提出改进粒子群求解算法。以金溪流域的良浅、大言、孔头、范厝、高唐5座串联径流式电站为例进行降雨—径流过程模拟，分析小水电群库容与其发电、入库流量耦合关系，计算流域小水电群最优出力及可调节出力区间并进行优化求解。结果表明，优化后可调容量区间增大，调节能力上限提高了12.1%，实际出力比优化前提高了14.6%。优化后出力方式可支撑电网在更大区间调整小水电出力，为电网调度部门挖掘小水电资源灵活性价值，发挥其调峰和消纳能力提供了决策支撑。

为系统研究风光电源对清江梯级电站中长期优化调度的影响，建立了清江梯级电站水风光协同调度的多目标优化模型，采用目标转换与惩罚相结合的方法进行目标函数重构，并通过逐步优化算法进行求解。实例研究结果表明，该模型在保证系统发电量的同时也能使得梯级电站与风光出力过程形成互补；通过分析互补协调优化效果及梯级电站水位变化情况，提取了清江梯级水库调度方式变化规律，即在考虑风光电源后，应根据来水特征重点调整丰、平水年的蓄泄策略，以预留出更多库容灵活应对与风光互补需求和发电需求。

乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝水电站投运后，极大改善了金沙江下游航道条件，促使该江段船舶日趋向大型化发展。在遭遇金沙江偏枯来水时，向家坝至宜宾江段航道水深较浅，大型货船通行困难，影响航运效益发挥。对此，通过分析该江段主力船型装载量与向家坝出库流量关系，得出该江段最佳适航流量；结合码头船舶实际运行情况，建立了通过向家坝水电站间歇性释放适航流量的“潮汐式航运调度”模型，并拟定多种方案模拟演算。结果表明，向家坝水电站通过潮汐式航运调度方式，可增加大型船舶通航时间，平均提高单船货运量16%，提高发电水头0.31 m，也对促进库区水体交换有着积极影响。研究结果可为区域航运调度管理提供参考。

对口挑流坝在海洋、河口等工程中应用广泛，其周围的局部泥沙冲淤特性直接影响工程的安全和稳定。已有研究工作大多基于物理实验观测或经验预报公式，缺乏对其流动结构和泥沙运移规律的深刻认识。为此，基于Delft3D软件构建了清水条件下对口挑流坝局部泥沙冲淤数值模型，在验证模型准确性后，将单坝和对口挑流坝泥沙冲淤特性进行对比，分析了对口挑流坝的挑流特性、局部床面剪切应力和局部泥沙冲淤形态，并探讨了坝长和流速对其影响。结果表明，对口挑流坝坝间距减小40 m最大无量纲切应力值由2.56增至7.48；而流速增大则进一步扩大绕流范围和流线密集度，最大无量纲切应力由3.17增至5.60，增幅约76.7%，高切应力区域的面积占比由20.27%扩大至34.44%。此外，坝间距减小20 m时坝头最大冲刷值增幅约为45.89%~59.92%，流速增大时最大增幅约为13.41%，同时冲刷坑范围扩大、淤积区域扩散。研究结果为优化对口挑流坝设计提供了理论支撑。

蓄滞洪区作为防洪“底牌”，区内防洪工程是否能够达到预期效果，对分洪区整体防洪能力的准确评估至关重要。研究采用情景分析法，基于一、二维耦合的水动力模型，通过模拟小清河分洪区内的洪水演进过程来分析并评估防洪工程效果。结果表明，针对不同洪水重现期，对防洪工程修建前后进行洪水模拟，通过对比洪水在河道与地表的不同演进结果，能精细化分析防洪工程效果，有效评估和掌握分洪区整体防洪能力；北京市小清河分洪区正在实施的其中三项防洪工程均能达到预期防洪效果，其中，工程A能有效保护大石河左岸的防洪安全；工程B能利于大宁水库分泄洪水尽快通过分洪区内铁路涵洞；工程C保障了分洪时小清河下泄流量不大于500 m³/s，满足控泄要求。研究提出的方法能定量化分析防洪工程防洪效果，对指导蓄滞洪区防洪工程规划与建设以及蓄滞洪区安全评估具有重要意义。

超高海拔地区环境特点会影响发电电动机通风冷却系统空气流动和热交换过程，从而导致发电电动机冷却效果降低。为此，首先通过数学模型分析了超高海拔环境下发电电动机通风冷却系统关键影响因素；然后基于有限元仿真建立考虑流场、温度场及共轭传热条件的发电电动机通风冷却系统模型并进行量化设计；最后提出超高海拔条件下发电电动机通风冷却系统的优化设计措施。研究结果为发电电动机在超高海拔环境下高效稳定运行提供理论基础，有效推动相关产业的技术进步与发展。